JP2006322431A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust emission control device for an internal combustion engine.
内燃機関から排出される排気ガス中の窒素酸化物(NOx)を還元浄化する触媒として、そこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときに排気ガス中のNOxを吸収し或いは吸蔵することによって保持すると共にそこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比または理論空燃比よりもリッチとなるとそこに保持しているNOxを還元浄化するタイプの触媒(以下「NOx触媒」という)が知られている。こうしたNOx触媒を備えた内燃機関が特許文献1に開示されている。
As a catalyst for reducing and purifying nitrogen oxide (NOx) in exhaust gas discharged from an internal combustion engine, it absorbs NOx in exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into it is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio Or a catalyst of the type that reduces and purifies NOx retained when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into it becomes richer than the stoichiometric air-fuel ratio or the stoichiometric air-fuel ratio (hereinafter referred to as “NOx catalyst”). ") Is known. An internal combustion engine equipped with such a NOx catalyst is disclosed in
特許文献1に開示されている内燃機関は、6つの気筒を備え、これら気筒が2つの気筒群に分けられている。そして、各気筒群にそれぞれ排気管(以下「排気枝管」という)が接続され、これら排気枝管は、下流で合流して共通の1つの排気管(以下「共通排気管」という)となる。そして、共通排気管にNOx触媒が配置されている。
The internal combustion engine disclosed in
ところで、排気ガス中には、NOxの他に、硫黄酸化物(SOx)も含まれている。そして、NOxがNOx触媒に保持されるとき、SOxもNOx触媒に保持されてしまう。このように、NOx触媒にSOxが保持されてしまう(すなわち、NOx触媒が硫黄成分によって被毒されてしまう)と、その分、NOx触媒が保持することができるNOxの量が少なくなってしまう。このため、NOx触媒のNOx保持能力をできるだけ高く維持しておくためには、NOx触媒からSOxを除去する必要がある。そして、NOx触媒からSOxを除去する(すなわち、NOx触媒を硫黄成分による被毒から回復させる)ためには、NOx触媒の温度をSOxを除去可能な温度にまで上昇させると共に、NOx触媒に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比またはリッチ(弱リッチ)にする必要がある。 By the way, the exhaust gas contains sulfur oxide (SOx) in addition to NOx. When NOx is held in the NOx catalyst, SOx is also held in the NOx catalyst. Thus, if SOx is retained in the NOx catalyst (that is, the NOx catalyst is poisoned by the sulfur component), the amount of NOx that can be retained by the NOx catalyst is reduced accordingly. For this reason, in order to maintain the NOx retention capacity of the NOx catalyst as high as possible, it is necessary to remove SOx from the NOx catalyst. In order to remove SOx from the NOx catalyst (that is, to recover the NOx catalyst from poisoning by the sulfur component), the temperature of the NOx catalyst is raised to a temperature at which SOx can be removed, and flows into the NOx catalyst. It is necessary to make the air-fuel ratio of the exhaust gas the stoichiometric air-fuel ratio or rich (weakly rich).
そこで、特許文献1では、NOx触媒からSOxを除去するために、次のような硫黄被毒回復制御を行うようにしている。すなわち、一方の気筒群から排出される排気ガスの空燃比をリッチとし、他方の気筒群から排出される排気ガスの空燃比をリーンとし、これらリッチ空燃比の排気ガス(以下「リッチ排気ガス」という)とリーン空燃比の排気ガス(以下「リーン排気ガス」という)とをNOx触媒上流で合流させた後にNOx触媒に流入させるようにしている。ここで、特許文献1では、リッチ排気ガスとリーン排気ガスとが合流せしめられたときに、排気ガスのトータルの空燃比が理論空燃比となるように、リッチ排気ガスのリッチ度合およびリーン排気ガスのリーン度合が調整されている。
Therefore, in
これによれば、NOx触媒に流入する排気ガスの空燃比は理論空燃比となっており、さらに、リッチ排気ガスとリーン排気ガスとが合流すると、リッチ排気ガス中のHCがリーン排気ガス中の酸素と反応し、その反応熱でもって排気ガスの温度が上昇せしめられ、結果として、NOx触媒の温度が上昇せしめられる。こうして、特許文献1では、NOx触媒の温度をSOxを除去することができる温度にまで上昇させると共にNOx触媒に理論空燃比の排気ガスを供給して、NOx触媒からSOxを除去するようにしている。
According to this, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst is the stoichiometric air-fuel ratio. Further, when the rich exhaust gas and the lean exhaust gas merge, the HC in the rich exhaust gas is in the lean exhaust gas. It reacts with oxygen, and the heat of reaction raises the temperature of the exhaust gas. As a result, the temperature of the NOx catalyst is raised. Thus, in
ところで、燃料タンク内で発生する蒸発燃料(以下「ベーパ」という)を吸着保持するチャコールキャニスタ(以下単に「キャニスタ」という)を備えた内燃機関が知られている。こうした内燃機関では、キャニスタの活性炭がベーパで飽和しないように、機関運転中にベーパをキャニスタから吸気管へと放出させるようにしている。 By the way, an internal combustion engine having a charcoal canister (hereinafter simply referred to as “canister”) that adsorbs and holds evaporated fuel (hereinafter referred to as “vapor”) generated in a fuel tank is known. In such an internal combustion engine, vapor is discharged from the canister to the intake pipe during engine operation so that the activated carbon of the canister is not saturated with vapor.
ところで、上述したように吸気管へ放出されたベーパは各気筒に流入することになる。ここで、特許文献1に記載された内燃機関において、上記硫黄被毒回復制御中にベーパをキャニスタから吸気管へ放出させるようにしている場合、キャニスタから各気筒に流入したベーパの分だけ各気筒内の燃料量が多くなる。このとき、特に、硫黄被毒回復制御中にリッチ空燃比の排気ガスを排出するために混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチとされている気筒では、気筒内の燃料量が多すぎて、気筒内で失火が生じてしまう可能性がある。
By the way, as described above, the vapor discharged to the intake pipe flows into each cylinder. Here, in the internal combustion engine described in
こうした事情に鑑み、本発明の目的は、NOx触媒の硫黄被毒回復制御中にキャニスタから吸気管へベーパを放出させる場合において、硫黄被毒回復制御中に混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチとされている気筒における失火の発生を抑制することにある。 In view of such circumstances, the object of the present invention is to make the air-fuel ratio of the air-fuel mixture greater than the stoichiometric air-fuel ratio during the sulfur poisoning recovery control when the vapor is discharged from the canister to the intake pipe during the sulfur poisoning recovery control of the NOx catalyst. This is also to suppress the occurrence of misfire in the rich cylinder.
上記課題を解決するために、1番目の発明では、複数の気筒を備え、これら気筒を少なくとも2つの気筒群に分け、各気筒群にそれぞれ排気枝管を接続すると共にこれら排気枝管を下流側で合流させて共通の1つの排気管に接続した内燃機関の排気浄化装置であって、上記共通の1つの排気管内にNOx触媒を配置し、該NOx触媒の硫黄被毒回復制御として、一方の気筒群からはリッチ空燃比の排気ガスを排出させ、他方の気筒群からはリーン空燃比の排気ガスを排出させる制御を行う排気浄化装置において、硫黄被毒回復制御中、ベーパを含んでいるガスをパージガスとして吸気管にパージするとき、パージガス中のベーパ濃度に応じてパージガス量を制御するか或いは吸気管内を流れる新気量に対するパージガス量の割合を制御する。 In order to solve the above-mentioned problem, in the first invention, a plurality of cylinders are provided, these cylinders are divided into at least two cylinder groups, exhaust branch pipes are connected to the respective cylinder groups, and these exhaust branch pipes are connected to the downstream side. In the internal combustion engine connected to one common exhaust pipe, a NOx catalyst is disposed in the common one exhaust pipe, and as a sulfur poisoning recovery control of the NOx catalyst, Gas containing vapor during sulfur poisoning recovery control in an exhaust purification system that controls exhaust of rich air-fuel ratio from a cylinder group and exhaust of lean air-fuel ratio from the other cylinder group Is purged into the intake pipe as a purge gas, the purge gas quantity is controlled according to the vapor concentration in the purge gas, or the ratio of the purge gas quantity to the fresh air quantity flowing in the intake pipe is controlled.
2番目の発明では、1番目の発明において、硫黄被毒回復制御中、ベーパを含んでいるガスをパージガスとして吸気管にパージするとき、パージガス中のベーパ濃度が予め定められた濃度よりも高いときにはパージガス量を少なくするか或いは吸気管内を流れる新気量に対するパージガス量の割合を小さくする。 In the second invention, in the first invention, during the sulfur poisoning recovery control, when the gas containing vapor is purged to the intake pipe as purge gas, the vapor concentration in the purge gas is higher than a predetermined concentration. The purge gas amount is reduced or the ratio of the purge gas amount to the fresh air amount flowing in the intake pipe is reduced.
3番目の発明では、1番目の発明において、硫黄被毒回復制御中、ベーパを含んでいるガスをパージガスとして吸気管にパージするとき、パージガス中のベーパ濃度が高いほどパージガス量を少なくするか或いは吸気管内を流れる新気量に対するパージガス量の割合を小さくする。 In the third invention, in the first invention, during the sulfur poisoning recovery control, when the gas containing vapor is purged to the intake pipe as the purge gas, the purge gas amount is decreased as the vapor concentration in the purge gas is higher, or The ratio of the purge gas amount to the fresh air amount flowing in the intake pipe is reduced.
上記課題を解決するために、4番目の発明では、複数の気筒を備え、これら気筒を少なくとも2つの気筒群に分け、各気筒群にそれぞれ排気枝管を接続すると共にこれら排気枝管を下流側で合流させて共通の1つの排気管に接続した内燃機関の排気浄化装置であって、上記共通の1つの排気管内にNOx触媒を配置し、該NOx触媒の硫黄被毒回復制御として、一方の気筒群からはリッチ空燃比の排気ガスを排出させ、他方の気筒群からはリーン空燃比の排気ガスを排出させる制御を行う排気浄化装置において、硫黄被毒回復制御中、ベーパを含んでいるガスをパージガスとして吸気管にパージするとき、リッチ空燃比の排気ガスを排出させる気筒の空燃比のリッチ度合が予め定められたリッチ度合よりも大きいときにはパージガス量を少なくするか或いは吸気管内を流れる新気量に対するパージガス量の割合を小さくする。 In order to solve the above problems, in the fourth invention, a plurality of cylinders are provided, the cylinders are divided into at least two cylinder groups, exhaust branch pipes are connected to the respective cylinder groups, and the exhaust branch pipes are connected to the downstream side. In the internal combustion engine connected to one common exhaust pipe, a NOx catalyst is disposed in the common one exhaust pipe, and as a sulfur poisoning recovery control of the NOx catalyst, Gas containing vapor during sulfur poisoning recovery control in an exhaust purification system that controls exhaust of rich air-fuel ratio from a cylinder group and exhaust of lean air-fuel ratio from the other cylinder group Is purged into the intake pipe as a purge gas, the amount of purge gas is reduced when the richness of the air-fuel ratio of the cylinder that discharges the rich air-fuel ratio exhaust gas is greater than a predetermined richness. To or reduce the rate of the purge gas amount to the amount of fresh air flowing through the intake pipe.
5番目の発明では、4番目の発明において、硫黄被毒回復制御中、ベーパを含んでいるガスをパージガスとして吸気管にパージするとき、パージガス中のベーパ濃度が予め定められた濃度よりも高いときにはパージガス量を少なくするか或いは吸気管内を流れる新気量に対するパージガス量の割合を小さくする。 In the fifth aspect, in the fourth aspect, during the sulfur poisoning recovery control, when the gas containing vapor is purged to the intake pipe as a purge gas, the vapor concentration in the purge gas is higher than a predetermined concentration. The purge gas amount is reduced or the ratio of the purge gas amount to the fresh air amount flowing in the intake pipe is reduced.
上記課題を解決するために、6番目の発明では、複数の気筒を備え、これら気筒を2つの気筒群に分け、各気筒群にそれぞれ排気枝管を接続すると共にこれら排気枝管を下流側で合流させて共通の1つの排気管に接続した内燃機関の排気浄化装置であって、上記共通の1つの排気管内にNOx触媒を配置し、該NOx触媒の硫黄被毒回復制御として、一方の気筒群からはリッチ空燃比の排気ガスを排出させ、他方の気筒群からはリーン空燃比の排気ガスを排出させる制御を行う排気浄化装置において、硫黄被毒回復制御中、ベーパを含んでいるガスをパージガスとして吸気管にパージするとき、リッチ空燃比の排気ガスを排出させる気筒の空燃比のリッチ度合が大きいほどパージガス量を少なくするか或いは吸気管内を流れる新気量に対するパージガス量の割合を小さくする。 In order to solve the above-mentioned problem, in the sixth invention, a plurality of cylinders are provided, these cylinders are divided into two cylinder groups, exhaust branch pipes are connected to the respective cylinder groups, and these exhaust branch pipes are connected downstream. An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine joined together and connected to a common exhaust pipe, wherein a NOx catalyst is disposed in the common exhaust pipe, and one cylinder is used as sulfur poisoning recovery control of the NOx catalyst. In an exhaust purification system that controls exhaust of a rich air-fuel ratio from a group and exhausts a lean air-fuel ratio from the other cylinder group, during a sulfur poisoning recovery control, the gas containing vapor is removed. When purging the intake pipe as purge gas, the purge gas amount is reduced as the air-fuel ratio rich degree of the cylinder that exhausts the rich air-fuel ratio exhaust gas is increased, or the amount of fresh air flowing in the intake pipe is reduced. To reduce the proportion of Jigasu amount.
7番目の発明では、6番目の発明において、硫黄被毒回復制御中、ベーパを含んでいるガスをパージガスとして吸気管にパージするとき、パージガス中のベーパ濃度が高いほどパージガス量を少なくするか或いは吸気管内を流れる新気量に対するパージガス量の割合を小さくする。 In the seventh invention, in the sixth invention, during the sulfur poisoning recovery control, when the gas containing vapor is purged to the intake pipe as the purge gas, the purge gas amount is decreased as the vapor concentration in the purge gas is higher, or The ratio of the purge gas amount to the fresh air amount flowing in the intake pipe is reduced.
上記課題を解決するために、8番目の発明では、複数の気筒を備え、これら気筒を少なくとも2つの気筒群に分け、各気筒群にそれぞれ排気枝管を接続すると共にこれら排気枝管を下流側で合流させて共通の1つの排気管に接続した内燃機関の排気浄化装置であって、上記共通の1つの排気管内にNOx触媒を配置し、該NOx触媒の硫黄被毒回復制御として、一方の気筒群からはリッチ空燃比の排気ガスを排出させ、他方の気筒群からはリーン空燃比の排気ガスを排出させる制御を行う排気浄化装置において、硫黄被毒回復制御中、ベーパを含んでいるガスをパージガスとして吸気管にパージするとき、パージガス中のベーパ濃度に応じて各気筒の空燃比を制御する。 In order to solve the above-mentioned problem, in the eighth invention, a plurality of cylinders are provided, these cylinders are divided into at least two cylinder groups, exhaust branch pipes are connected to the respective cylinder groups, and these exhaust branch pipes are connected to the downstream side. In the internal combustion engine connected to one common exhaust pipe, a NOx catalyst is disposed in the common one exhaust pipe, and as a sulfur poisoning recovery control of the NOx catalyst, Gas containing vapor during sulfur poisoning recovery control in an exhaust purification system that controls exhaust of rich air-fuel ratio from a cylinder group and exhaust of lean air-fuel ratio from the other cylinder group When purging the intake pipe as a purge gas, the air-fuel ratio of each cylinder is controlled in accordance with the vapor concentration in the purge gas.
9番目の発明では、8番目の発明において、硫黄被毒回復中、ベーパを含んでいるガスをパージガスとして吸気管にパージするとき、パージガス中のベーパ濃度が予め定められた濃度よりも高いときにはリッチ空燃比の排気ガスを排出させる気筒の空燃比のリッチ度合を小さくすると共にリーン空燃比の排気ガスを排出させる気筒の空燃比のリーン度合を大きくする。 In the ninth invention, in the eighth invention, during the sulfur poisoning recovery, when the gas containing the vapor is purged to the intake pipe as the purge gas, when the vapor concentration in the purge gas is higher than a predetermined concentration, it is rich. The richness of the air-fuel ratio of the cylinder that discharges the air-fuel ratio exhaust gas is reduced, and the leanness of the air-fuel ratio of the cylinder that discharges the lean air-fuel ratio exhaust gas is increased.
10番目の発明では、8番目の発明において、硫黄被毒回復中、ベーパを含んでいるガスをパージガスとして吸気管にパージするとき、パージガス中のベーパ濃度が高いほどリッチ空燃比の排気ガスを排出させる気筒の空燃比のリッチ度合を小さくすると共にリーン空燃比の排気ガスを排出させる気筒の空燃比のリーン度合を大きくする。 In the tenth invention, in the eighth invention, when the gas containing vapor is purged into the intake pipe as purge gas during recovery from sulfur poisoning, the richer the air-fuel ratio exhaust gas is discharged, the higher the vapor concentration in the purge gas is. The richness of the air-fuel ratio of the cylinder to be reduced is reduced, and the leanness of the air-fuel ratio of the cylinder that discharges the exhaust gas having the lean air-fuel ratio is increased.
上記課題を解決するために、11番目の発明では、複数の気筒を備え、これら気筒を2つの気筒群に分け、各気筒群にそれぞれ排気枝管を接続すると共にこれら排気枝管を下流側で合流させて共通の1つの排気管に接続した内燃機関の排気浄化装置であって、上記共通の1つの排気管内にNOx触媒を配置し、該NOx触媒の硫黄被毒回復制御として、一方の気筒群からはリッチ空燃比の排気ガスを排出させ、他方の気筒群からはリーン空燃比の排気ガスを排出させる制御を行う排気浄化装置において、ベーパを含んでいるガスをパージガスとして吸気管にパージしたときのパージガス中のベーパ濃度が予め定められた濃度よりも高いときには硫黄被毒回復制御の実行を禁止する。 In order to solve the above-mentioned problem, in the eleventh invention, a plurality of cylinders are provided, these cylinders are divided into two cylinder groups, exhaust branch pipes are connected to the respective cylinder groups, and these exhaust branch pipes are connected downstream. An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine joined together and connected to a common exhaust pipe, wherein a NOx catalyst is disposed in the common exhaust pipe, and one cylinder is used as sulfur poisoning recovery control of the NOx catalyst. In an exhaust purification device that controls exhaust of rich air-fuel ratio from the group and exhaust of lean air-fuel ratio from the other cylinder group, the gas containing vapor is purged into the intake pipe as purge gas When the vapor concentration in the purge gas is higher than a predetermined concentration, the execution of the sulfur poisoning recovery control is prohibited.
12番目の発明では、11番目の発明において、ベーパを含んでいるガスをパージガスとして吸気管にパージしたときのパージガス中のベーパ濃度が予め定められた濃度よりも高いときに硫黄被毒回復制御の実行を禁止すると共に、パージガス量を多くするか或いは吸気管内を流れる新気量に対するパージガス量の割合を大きくする。 In the twelfth invention, in the eleventh invention, when the vapor concentration in the purge gas is higher than a predetermined concentration when the gas containing vapor is purged into the intake pipe as the purge gas, the sulfur poisoning recovery control is performed. While prohibiting the execution, the purge gas amount is increased or the ratio of the purge gas amount to the fresh air amount flowing in the intake pipe is increased.
NOx触媒の硫黄被毒回復制御中にキャニスタから吸気管へベーパを放出させる場合において、硫黄被毒回復制御中に混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチとされている気筒における失火の発生が抑制される。 Generation of misfire in a cylinder in which the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is made richer than the stoichiometric air-fuel ratio during sulfur poisoning recovery control when vapor is discharged from the canister to the intake pipe during sulfur poisoning recovery control of the NOx catalyst Is suppressed.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図1は、本発明の排気浄化装置を備えた内燃機関を示している。図1において、1は内燃機関の本体を示し、♯1〜♯4はそれぞれ第1気筒、第2気筒、第3気筒、第4気筒を示している。各気筒には、それぞれ対応して、燃料噴射弁21,22,23,24が設けられている。また、各気筒には、それぞれ対応する吸気枝管3を介して吸気管4が接続されている。また、第1気筒および第4気筒には、第1の排気枝管5が接続されており、第2気筒および第3気筒には、第2の排気枝管6が接続されている。すなわち、第1気筒と第4気筒とをまとめて第1気筒群と称し、第2気筒と第3気筒とをまとめて第2気筒群と称したとき、第1気筒群には、第1の排気枝管5が接続されており、第2気筒群には、第2の排気枝管6が接続されている。そして、これら排気枝管5,6は、下流側において合流し、共通の1つの排気管7に接続されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an internal combustion engine equipped with the exhaust emission control device of the present invention. In FIG. 1, 1 indicates a main body of an internal combustion engine, and # 1 to # 4 indicate a first cylinder, a second cylinder, a third cylinder, and a fourth cylinder, respectively. Each cylinder is provided with
なお、第1の排気枝管5は、下流側では1つの排気枝管であるが、上流側では2つに分岐しており、これら2つに分岐した排気枝管がそれぞれ第1気筒および第4気筒に接続されている。同様に、第2の排気枝管6も、下流側では1つの排気枝管であるが、上流側では2つに分岐しており、これら2つに分岐した排気枝管がそれぞれ第2気筒および第3気筒に接続されている。以下の説明では、排気枝管5,6の上流側の2つに分かれている部分を特定して表現する場合、これを「排気枝管の分岐部分」と表現し、排気枝管5,6の下流側の1つの部分を特定して表現する場合、これを「排気枝管の集合部分」と表現する。
The first
各排気枝管5,6の集合部分には、それぞれ、三元触媒8,9が配置されており、排気管7には、NOx触媒10が配置されている。また、各三元触媒5,6上流の排気枝管5,6の集合部分には、それぞれ、空燃比センサ11,12が配置されている。また、NOx触媒10上流および下流の排気管7にも、それぞれ、空燃比センサ13,14が配置されている。
Three-way catalysts 8 and 9 are disposed in the gathering portions of the
三元触媒8,9は、図2に示されているように、その温度が或る温度(いわゆる、活性温度)以上であって、且つ、そこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍(図2の領域X内)にあるときに、排気ガス中の窒素酸化物(NOx)、一酸化炭素(CO)、および、炭化水素(HC)を同時に高い浄化率にて浄化する。一方、三元触媒は、そこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときには、排気ガス中の酸素を吸収し、そこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときには、吸収した酸素を放出する酸素吸放出能力を有する。この酸素吸放出能力が正常に機能する限り流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであってもリッチであっても、三元触媒内の雰囲気の空燃比がほぼ理論空燃比近傍に維持されるので、排気ガス中のNOx、CO、HCが同時に高い浄化率で浄化される。 As shown in FIG. 2, the three-way catalysts 8 and 9 have a temperature equal to or higher than a certain temperature (so-called activation temperature), and the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the three-way catalysts 8 and 9 is the stoichiometric air-fuel ratio. When in the vicinity (in the region X of FIG. 2), nitrogen oxide (NOx), carbon monoxide (CO), and hydrocarbon (HC) in the exhaust gas are simultaneously purified at a high purification rate. On the other hand, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the three-way catalyst is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the three-way catalyst absorbs oxygen in the exhaust gas, and the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust gas is greater than the stoichiometric air-fuel ratio. When it is also rich, it has an oxygen absorption / release capability of releasing absorbed oxygen. As long as this oxygen absorption / release capability functions normally, the air / fuel ratio of the exhaust gas flowing in is leaner or richer than the stoichiometric air / fuel ratio. Therefore, NOx, CO, and HC in the exhaust gas are simultaneously purified with a high purification rate.
NOx触媒10は、その温度が或る温度(いわゆる、活性温度)以上であって、且つ、そこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであるとき(大きいとき)に排気ガス中のNOxを吸収または吸蔵することによって保持し、そこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比または理論空燃比よりもリッチとなると保持しているNOxを還元浄化する。
The
ところで、NOx触媒10にNOxが保持される条件において、排気ガス中にSOxが含まれていると、このSOxもNOx触媒に保持されてしまう。上述したように、NOx触媒にSOxが保持されると、その分、NOx触媒が保持することができるNOxの量が少なくなってしまう。このため、NOx触媒のNOx保持能力をできるだけ高く維持しておくためには、NOx触媒からSOxを除去する必要がある。ここで、NOx触媒の温度をSOxを除去可能な温度にした状態で、NOx触媒に理論空燃比またはリッチ(好ましくは、理論空燃比に極めて近いリッチ)の排気ガスを供給すれば、NOx触媒からSOxを除去することができる。云い換えれば、本実施形態のNOx触媒は、その温度を或る温度にした状態でそこに理論空燃比またはリッチ空燃比の排気ガスが供給されると、SOxを放出するものであると言える。
By the way, if SOx is contained in the exhaust gas under the condition in which NOx is held in the
そこで、NOx触媒10からSOxを除去することが要求されたときには、本実施形態では、以下の硫黄被毒回復制御を実行することによって、NOx触媒の温度をSOxを除去可能な温度にすると共にNOx触媒に理論空燃比またはリッチ空燃比の排気ガスを供給する。すなわち、本実施形態の硫黄被毒回復制御では、第1気筒および第4気筒(すなわち、第1気筒群)からリッチ空燃比の排気ガス(以下「リッチ排気ガス」という)が排出されると共に第2気筒および第3気筒(すなわち、第2気筒群)からリーン空燃比の排気ガス(以下「リーン排気ガス」という)が排出されるように、各気筒に充填される混合気の空燃比(以下「機関空燃比」ともいう)を制御する。
Therefore, when it is required to remove SOx from the
ここで、各気筒から排出させるリッチ排気ガスのリッチ度合およびリーン排気ガスのリーン度合は、これらリッチ排気ガスとリーン排気ガスとがNOx触媒10上流で混ざり合ってNOx触媒に流入するときに、トータルの排気ガスの空燃比が理論空燃比または所望のリッチ空燃比となるように調整される。
Here, the richness of the rich exhaust gas discharged from each cylinder and the leanness of the lean exhaust gas are determined when the rich exhaust gas and the lean exhaust gas are mixed upstream of the
一般的に、NOx触媒10からSOxを除去可能な温度(以下「SOx除去可能温度」という)は、NOx触媒にNOxを保持させたり還元浄化させたりする温度よりも高いので、NOx触媒からSOxを除去するためには、NOx触媒の温度を上昇させる必要がある。これに関し、本実施形態の硫黄被毒回復制御によれば、リッチ排気ガスとリーン排気ガスとが混ざり合ってリッチ排気ガス中のHCとリーン排気ガス中の酸素とが反応することで、反応熱が発生し、この反応熱により、NOx触媒の温度をSOx除去可能温度まで上昇させることができる。 Generally, the temperature at which SOx can be removed from the NOx catalyst 10 (hereinafter referred to as “the temperature at which SOx can be removed”) is higher than the temperature at which the NOx catalyst holds NOx or purifies NOx, so that SOx is removed from the NOx catalyst. In order to remove it, it is necessary to raise the temperature of the NOx catalyst. In this regard, according to the sulfur poisoning recovery control of the present embodiment, the rich exhaust gas and the lean exhaust gas are mixed and the HC in the rich exhaust gas reacts with the oxygen in the lean exhaust gas, so that the reaction heat This reaction heat can raise the temperature of the NOx catalyst to a temperature at which SOx can be removed.
そして、上述したように、NOx触媒10からSOxを除去するためには、NOx触媒に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比またはリッチ空燃比とすることが必要である。これに関し、本実施形態の硫黄被毒回復制御によれば、NOx触媒に流入する排気ガスの空燃比は理論空燃比またはリッチ空燃比となっている。こうして、本実施形態の硫黄被毒回復制御によれば、NOx触媒10からSOxを除去することができる。
As described above, in order to remove SOx from the
なお、硫黄被毒回復制御において各気筒から排出させるリッチ排気ガスの空燃比は、理論空燃比に近いリッチ空燃比であることが好ましく、したがって、硫黄被毒回復制御において各気筒から排出させるリーン排気ガスの空燃比も、理論空燃比に近いリーン空燃比であることが好ましい。 Note that the air-fuel ratio of the rich exhaust gas discharged from each cylinder in the sulfur poisoning recovery control is preferably a rich air-fuel ratio close to the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, the lean exhaust gas discharged from each cylinder in the sulfur poisoning recovery control. The air / fuel ratio of the gas is also preferably a lean air / fuel ratio close to the stoichiometric air / fuel ratio.
ところで、空燃比センサとしては、例えば、図3に示されている特性でもって電流を出力するいわゆるリニア空燃比センサがある。このリニア空燃比センサは、排気ガスの空燃比が理論空燃比であるとき、0Aの電流を出力し、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチであるほど大きな0A以下の電流を出力し、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであるほど大きな0A以上の電流を出力する。すなわち、リニア空燃比センサは、排気ガスの空燃比に応じてリニアに変化する電流を出力する。 Incidentally, as the air-fuel ratio sensor, for example, there is a so-called linear air-fuel ratio sensor that outputs a current with the characteristics shown in FIG. This linear air-fuel ratio sensor outputs a current of 0 A when the air-fuel ratio of the exhaust gas is the stoichiometric air-fuel ratio, and outputs a current of 0 A or less that is larger as the air-fuel ratio of the exhaust gas is richer than the stoichiometric air-fuel ratio. As the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, a larger current of 0 A or more is output. That is, the linear air-fuel ratio sensor outputs a current that changes linearly according to the air-fuel ratio of the exhaust gas.
また、別の空燃比センサとしては、例えば、図4に示されている特性でもって電圧を出力するいわゆるO2センサがある。このO2センサは、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであるとき、略0Vの電圧を出力し、理論空燃比よりもリッチであるとき、略1Vの電圧を出力する。そして、出力電圧は、排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍にある領域で急激に変化して、0.5Vを横切る。すなわち、O2センサは、排気ガスの空燃比が理論空燃比に対してリーンであるかリッチであるかに応じて異なる一定の電圧を出力する。 As another air-fuel ratio sensor, for example, there is a so-called O 2 sensor that outputs a voltage with the characteristics shown in FIG. This O 2 sensor outputs a voltage of approximately 0 V when the air-fuel ratio of the exhaust gas is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and outputs a voltage of approximately 1 V when it is richer than the stoichiometric air-fuel ratio. The output voltage rapidly changes in a region where the air-fuel ratio of the exhaust gas is in the vicinity of the theoretical air-fuel ratio and crosses 0.5V. That is, the O 2 sensor outputs a constant voltage that varies depending on whether the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean or rich with respect to the stoichiometric air-fuel ratio.
ところで、本発明の実施形態では、三元触媒8,9上流の空燃比センサ11,12および三元触媒とNOx触媒10との間の空燃比センサ13として、リニア空燃比センサを採用し、NOx触媒下流の空燃比センサ14として、O2センサを採用している。そして、本実施形態では、これらセンサからの出力に基づいて、各気筒に充填される混合気の空燃比を目標空燃比に制御している。次に、こうした空燃比の制御の一例として、通常運転時に各気筒に充填される混合気の空燃比を理論空燃比に制御する本実施形態の制御(以下「通常ストイキ制御」という)を説明する。
By the way, in the embodiment of the present invention, a linear air-fuel ratio sensor is employed as the air-
まず、本実施形態の通常ストイキ制御の概略を説明する。三元触媒8,9上流の空燃比センサ(以下「リニア空燃比センサ」という)11,12が排気ガスの空燃比(以下「排気空燃比」という)が理論空燃比よりもリーンであることを示しているときには、対応する気筒に充填される混合気の空燃比(機関空燃比)は理論空燃比よりもリーンであるので、対応する気筒における機関空燃比が理論空燃比に近づくように燃料噴射弁から噴射される燃料の量(以下「燃料噴射量」という)が増量される。逆に、リニア空燃比センサ11,12が排気空燃比が理論空燃比よりもリッチであることを示しているときには、対応する気筒における機関空燃比が理論空燃比に近づくように燃料噴射量が減量される。
First, the outline of the normal stoichiometric control of this embodiment will be described. The air-fuel ratio sensors (hereinafter referred to as “linear air-fuel ratio sensors”) 11 and 12 upstream of the three-way catalysts 8 and 9 indicate that the air-fuel ratio of the exhaust gas (hereinafter referred to as “exhaust air-fuel ratio”) is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. In the illustrated case, since the air-fuel ratio (engine air-fuel ratio) of the air-fuel mixture filled in the corresponding cylinder is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, fuel injection is performed so that the engine air-fuel ratio in the corresponding cylinder approaches the stoichiometric air-fuel ratio. The amount of fuel injected from the valve (hereinafter referred to as “fuel injection amount”) is increased. Conversely, when the linear air-
このように燃料噴射量を制御することにより、基本的には、機関空燃比は理論空燃比に制御されるはずである。ところが、リニア空燃比センサ11,12に出力誤差があると、機関空燃比は理論空燃比に制御されない。例えば、リニア空燃比センサが実際の排気空燃比に対応する電流値よりもリッチ側にずれた空燃比に対応する電流値を出力してしまう傾向にあると、排気空燃比が理論空燃比になっていたとしても、排気空燃比は理論空燃比よりもリッチであることになってしまう。このため、燃料噴射量が少なくされ、結果的に、機関空燃比は理論空燃比よりもリーンに制御されてしまう。逆に、リニア空燃比センサが実際の排気空燃比に対応する電流値よりもリーン側にずれた空燃比に対応する電流値を出力してしまう傾向にあると、機関空燃比は理論空燃比よりもリッチに制御されてしまう。
By controlling the fuel injection amount in this way, basically, the engine air-fuel ratio should be controlled to the stoichiometric air-fuel ratio. However, if the linear air-
そこで、本実施形態では、こうしたリニア空燃比センサ11,12の出力誤差をNOx触媒10下流のO2センサ14の出力値を利用して補償する。すなわち、リニア空燃比センサに出力誤差がなく、機関空燃比が理論空燃比に制御されていれば、NOx触媒から流出する排気ガスの空燃比は理論空燃比になっているはずであり、このとき、O2センサは理論空燃比に対応する0.5V(以下「基準電圧値」という)を出力する。
Therefore, in the present embodiment, such output errors of the linear air-
しかしながら、リニア空燃比センサ11,12に出力誤差があって、例えば、機関空燃比が理論空燃比よりもリッチに制御されていると、NOx触媒10から流出する排気ガスの空燃比は理論空燃比よりもリッチになっている。このとき、O2センサ14は理論空燃比よりもリッチな空燃比に対応する電圧値を出力する。ここで、このときにO2センサから出力される電圧値と基準電圧値との差は、リニア空燃比センサの出力誤差を示している。そこで、本実施形態では、このO2センサから実際に出力される電圧値と基準電圧値との差に基づいて、リニア空燃比センサの出力誤差が補償されるように、リニア空燃比センサの出力電流値を補正する。
However, if there is an output error in the linear air-
逆に、リニア空燃比センサ11,12に出力誤差があって、機関空燃比が理論空燃比よりもリーンに制御されているときにも、O2センサ14から出力される電圧値と基準電圧値との差に基づいて、リーン空燃比センサの出力誤差が補償されるように、リニア空燃比センサの出力電流値を補正する。
Conversely, when the linear air-
次に、本実施形態の通常ストイキ制御をより具体例に説明する。本実施形態では、機関空燃比を理論空燃比とするのに基準となる燃料噴射弁の開弁時間(以下「基準開弁時間」という)が次式1に従って決定される。
TAUB=α×Ga/Ne …(1)
ここで、αは定数、Gaは吸入空気量(気筒に吸入される空気の量)、Neは機関回転数である。すなわち、本実施形態によれば、基準開弁時間は、単位機関回転数当たりの吸入空気量に基づいて算出され、単位機関回転数当たりの吸入空気量が多いほど長くなる傾向にある。
Next, the normal stoichiometric control of this embodiment will be described as a more specific example. In the present embodiment, the valve opening time (hereinafter referred to as “reference valve opening time”) of the fuel injection valve that is a reference for setting the engine air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio is determined according to the
TAUB = α × Ga / Ne (1)
Here, α is a constant, Ga is the intake air amount (the amount of air taken into the cylinder), and Ne is the engine speed. That is, according to the present embodiment, the reference valve opening time is calculated based on the intake air amount per unit engine speed, and tends to become longer as the intake air amount per unit engine speed increases.
そして、燃料噴射弁の実際の開弁時間(以下「実開弁時間」という)TAUが次式2に従って算出される。
TAU=TAUB×F1×β×γ …(2)
ここで、F1は後述するようにして求められる補正係数(以下「メイン補正係数」ともいう)であり、β,γはそれぞれ機関運転状態に応じて決まる定数である。
Then, the actual valve opening time (hereinafter referred to as “actual valve opening time”) TAU of the fuel injection valve is calculated according to the
TAU = TAUB × F1 × β × γ (2)
Here, F1 is a correction coefficient (hereinafter also referred to as “main correction coefficient”) obtained as described later, and β and γ are constants determined according to the engine operating state.
メイン補正係数F1は、次式3に従って算出される。
F1=Kp1×(I−F2−I0)+Ki1×∫(I−F2−I0)dt+Kd1×d(I−F2−I0)/dt …(3)
ここで、I0は排気ガスの空燃比が理論空燃比であるときにリニア空燃比センサ11,12から出力されるべき電流値であり、Iはリニア空燃比センサ11,12から実際に出力される電流値であり、F2は後述するようにして求められる補正係数(以下「サブ補正係数」ともいう)であり、Kp1は比例ゲインであり、Ki1は積分ゲインであり、Kd1は微分ゲインである。すなわち、これによれば、メイン補正係数F1はPID制御されることになる。
The main correction coefficient F1 is calculated according to the
F1 = Kp1 × (I−F2−I 0 ) + Ki1 × ∫ (I−F2−I 0 ) dt + Kd1 × d (I−F2−I 0 ) / dt (3)
Here, I 0 is a current value to be output from the linear air-
一方、サブ補正係数F2は、次式4に従って算出される。
F2=Kp2×(V0−V)+Ki2×∫(V0−V)dt+Kd2×d(V0−V)/dt …(4)
ここで、V0は排気ガスの空燃比が理論空燃比であるときにO2センサ14から出力されるべき電圧値であり、VはO2センサ14から実際に出力される電圧値であり、Kp2は比例ゲインであり、Ki2は積分ゲインであり、Kd2は微分ゲインである。すなわち、これによれば、サブ補正係数F2もPID制御されることになる。
On the other hand, the sub correction coefficient F2 is calculated according to the
F2 = Kp2 × (V 0 -V ) + Ki2 × ∫ (V 0 -V) dt + Kd2 × d (V 0 -V) / dt ... (4)
Here, V 0 is a voltage value that should be output from the O 2 sensor 14 when the air-fuel ratio of the exhaust gas is the stoichiometric air-fuel ratio, V is a voltage value that is actually output from the O 2 sensor 14, Kp2 is a proportional gain, Ki2 is an integral gain, and Kd2 is a differential gain. That is, according to this, the sub correction coefficient F2 is also PID-controlled.
こうして、本実施形態によれば、機関空燃比が理論空燃比に維持される。 Thus, according to this embodiment, the engine air-fuel ratio is maintained at the stoichiometric air-fuel ratio.
ところで、本発明の実施形態では、硫黄被毒回復制御中、NOx触媒10に流入する排気ガスの空燃比が所定の空燃比となるように、各気筒群における機関空燃比のリッチ度合またはリーン度合を制御することによって各気筒群から排出される排気ガスのリッチ度合またはリーン度合を制御する。次に、この硫黄被毒回復制御中における各気筒群における機関空燃比の制御(以下「硫黄被毒回復空燃比制御」ともいう)について、NOx触媒に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比とする場合を例に説明する。
By the way, in the embodiment of the present invention, during the sulfur poisoning recovery control, the richness or leanness of the engine air-fuel ratio in each cylinder group is set so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the
まず、本実施形態の硫黄被毒回復空燃比制御の概略を説明する。本実施形態では、硫黄被毒回復制御時、NOx触媒10に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比に制御する場合、機関空燃比を理論空燃比とするのに基準となる燃料噴射量(以下「基準燃料噴射量」という)を、一方の気筒群では所定量だけ多くすると共に他方の気筒群では前記所定量と同じ量だけ少なくする。これにより、一方の気筒群からはリッチ空燃比の排気ガスが排出されると共に他方の気筒群からはリーン空燃比の排気ガスが排出され、理論的には、NOx触媒に流入する排気ガスの空燃比は理論空燃比となる。
First, an outline of the sulfur poisoning recovery air-fuel ratio control of the present embodiment will be described. In the present embodiment, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the
ところが、実際には、燃料噴射弁の性能のバラツキなどの理由から、NOx触媒10に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比とならないことが多い。ここで、例えば、NOx触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときには、リニア空燃比センサ13がリッチ空燃比に対応する電流値を出力する。そこで、本実施形態では、リニア空燃比センサがリッチ空燃比に対応する電流値を出力したときには、リッチ空燃比で燃焼を行わせている気筒における燃料噴射量を少なくするか、或いは、リーン空燃比で燃焼を行わせている気筒における燃料噴射量を少なくするか、或いは、これらを組み合わせるかして、NOx触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比に近づくようにする。
In practice, however, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the
逆に、リニア空燃比センサ13がリーン空燃比に対応する電流値を出力したときには、リッチ空燃比で燃焼を行わせている気筒における燃料噴射量を多くするか、或いは、リーン空燃比で燃焼を行わせている気筒における燃料噴射量を多くするか、或いは、これらを組み合わせるかして、NOx触媒10に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比に近づくようにする。
Conversely, when the linear air-
このように各気筒における燃料噴射量を制御したとき、リニア空燃比センサ13に出力誤差がなければ、NOx触媒10に流入する排気ガスの空燃比は理論空燃比に制御されることになる。ところが、リニア空燃比センサに出力誤差があり、例えば、リニア空燃比センサがよりリッチ側の空燃比に対応する電流値を出力する傾向にあると、NOx触媒に流入する排気ガスの空燃比は理論空燃比よりもリーンに制御されてしまうことになる。逆に、リニア空燃比センサがよりリーン側の空燃比に対応する電流値を出力する傾向にあると、NOx触媒に流入する排気ガスの空燃比は理論空燃比よりもリッチに制御されてしまうことになる。
Thus, when the fuel injection amount in each cylinder is controlled, if there is no output error in the linear air-
ここで、例えば、NOx触媒10に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチであるとき、O2センサ14は基準電圧値(排気ガスの空燃比が理論空燃比であるときにO2センサが出力する電圧値)よりもリッチ側の空燃比に対応する電圧値を出力する。そして、このO2センサが実際に出力する電圧値と基準電圧値との差は、リニア空燃比センサ13の出力誤差を示している。そこで、本実施形態では、このO2センサから実際に出力される電圧値と基準電圧値との差に基づいて、リニア空燃比センサの出力誤差が補償されるように、リニア空燃比センサの出力電流値を補正する。
Here, for example, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the
逆に、NOx触媒10に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときにも、O2センサ14から実際に出力される電圧値と基準電圧値との差に基づいて、リニア空燃比センサ13の出力誤差が補償されるように、リニア空燃比センサの出力電流値を補正する。
Conversely, even when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the
次に、本実施形態の硫黄被毒回復空燃比制御をより具体的に説明する。本実施形態では、基準開弁時間(機関空燃比を理論空燃比とするのに基準となる燃料噴射弁の開弁時間)が次式5に従って決定される。
TAUB=α×Ga/Ne …(5)
この式5は上式1と同じであり、αは定数、Gaは吸入空気量、Neは機関回転数である。
Next, the sulfur poisoning recovery air-fuel ratio control of this embodiment will be described more specifically. In the present embodiment, the reference valve opening time (the fuel injection valve opening time used as a reference for setting the engine air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio) is determined according to the following equation (5).
TAUB = α × Ga / Ne (5)
This
そして、リッチ空燃比で燃焼を行わせる気筒における実開弁時間(燃料噴射弁の実際の開弁時間)TAURが次式6に従って算出され、リーン空燃比で燃焼を行わせる気筒における実開弁時間TAULが次式7に従って算出される。
TAUR=TAUB×R×F3×β×γ …(6)
TAUL=TAUB×L×F3×β×γ …(7)
ここで、Rは1よりも大きい値であって燃料噴射量が多くなるように基準開弁時間を長くするための定数であり、Lは1よりも小さい値であって燃料噴射量が少なくなるように基準開弁時間を短くするための定数であり、F3は後述するようにして求められる補正係数(以下「硫黄被毒回復メイン補正係数」ともいう)であり、β,γはそれぞれ機関運転状態に応じて決まる定数である。
Then, the actual valve opening time (actual valve opening time of the fuel injection valve) TAUR in the cylinder that performs combustion at the rich air-fuel ratio is calculated according to the
TAUR = TAUB × R × F3 × β × γ (6)
TAUL = TAUB × L × F3 × β × γ (7)
Here, R is a value larger than 1 and a constant for extending the reference valve opening time so that the fuel injection amount increases, and L is a value smaller than 1 and the fuel injection amount decreases. Is a constant for shortening the reference valve opening time, F3 is a correction coefficient obtained as described later (hereinafter also referred to as “sulfur poisoning recovery main correction coefficient”), and β and γ are engine operations, respectively. It is a constant determined according to the state.
硫黄回復被毒メイン補正係数F3は、次式8に従って算出される。
F3=Kp3×(I−F4−I0)+Ki3×∫(I−F4−I0)dt+Kd3×d(I−F4−I0)/dt …(8)
ここで、I0は排気ガスの空燃比が理論空燃比であるときにリニア空燃比センサ13から出力されるべき電流値であり、Iはリニア空燃比センサ13から実際に出力される電流値であり、F4は後述するようにして求められる補正係数(以下「硫黄被毒回復サブ補正係数」ともいう)であり、Kp3は比例ゲインであり、Ki3は積分ゲインであり、Kd3は微分ゲインである。すなわち、これによれば、硫黄被毒回復メイン補正係数F1はPID制御されることになる。
The sulfur recovery poisoning main correction coefficient F3 is calculated according to the following equation 8.
F3 = Kp3 × (I−F4−I 0 ) + Ki3 × ∫ (I−F4−I 0 ) dt + Kd3 × d (I−F4−I 0 ) / dt (8)
Here, I 0 is a current value that should be output from the linear air-
一方、硫黄被毒回復サブ補正係数F4は、次式9に従って算出される。
F4=Kp4×(V0−V)+Ki4×∫(V0−V)dt+Kd4×d(V0−V)/dt …(9)
ここで、V0は排気ガスの空燃比が理論空燃比であるときにO2センサ14から出力されるべき電圧値であり、VはO2センサ14から実際に出力される電圧値であり、Kp4は比例ゲインであり、Ki4は積分ゲインであり、Kd4は微分ゲインである。すなわち、これによれば、硫黄被毒回復サブ補正係数F4もPID制御されることになる。
On the other hand, the sulfur poisoning recovery sub correction coefficient F4 is calculated according to the following equation 9.
F4 = Kp4 × (V 0 -V ) + Ki4 × ∫ (V 0 -V) dt + Kd4 × d (V 0 -V) / dt ... (9)
Here, V 0 is a voltage value that should be output from the O 2 sensor 14 when the air-fuel ratio of the exhaust gas is the stoichiometric air-fuel ratio, V is a voltage value that is actually output from the O 2 sensor 14, Kp4 is a proportional gain, Ki4 is an integral gain, and Kd4 is a differential gain. That is, according to this, the sulfur poisoning recovery sub correction coefficient F4 is also PID-controlled.
こうして、本実施形態によれば、硫黄被毒回復制御中、NOx触媒10に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比に維持される。
Thus, according to the present embodiment, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the
ところで、図1に示されているように、本実施形態の内燃機関は、燃料タンク30内で発生したベーパ(蒸発燃料)を吸着保持するための活性炭31を収容したチャコールキャニスタ32を具備する。活性炭31の一方の側にあるキャニスタ32の内部空間33は、ベーパ通路34を介して燃料タンク30の内部に連通されていると共にパージ通路35を介してスロットル弁36下流の吸気管4に連通可能とされている。パージ通路35には、該パージ通路35の流路面積を調整するパージ制御弁37が配置されている。パージ制御弁37が開弁されると、キャニスタ32の内部空間33がパージ通路を介して吸気管4に連通せしめられる。また、活性炭31の他方の側にあるキャニスタ32の内部空間38は、大気管39を介して大気に連通されている。
Incidentally, as shown in FIG. 1, the internal combustion engine of the present embodiment includes a
上述したように、キャニスタ32の活性炭31には、燃料タンク30内で発生したベーパが吸着保持されるのであるが、活性炭31が吸着保持可能なベーパ量には限界があることから、活性炭31がベーパで飽和する前に、活性炭31からベーパを取り除かなければならない。そこで、本実施形態では、機関運転中(内燃機関が運転されているとき)に或る所定の条件が成立しているときにパージ制御弁37を開いて活性炭31のベーパをパージ通路35を介して吸気管4に排出する。
As described above, the vapor generated in the
すなわち、機関運転中は、スロットル弁36下流の吸気管4内には負圧(以下「吸気管負圧」という)が発生する。したがって、パージ制御弁37が開かれると、吸気管負圧がパージ通路35を介してキャニスタ32に導入される。そして、この導入された吸気管負圧によって、大気中の空気が大気管39を介してキャニスタ32内に吸引され、この吸引された空気がパージ通路35を介して吸気管4に吸引される。このとき、活性炭31に吸着保持されているベーパがキャニスタ32内を通る空気に乗って吸気管4に導入されることになる。本実施形態では、例えば、通常ストイキ制御中にパージ制御弁37を開いてキャニスタ32から吸気管にベーパを導入する。次に、この通常ストイキ制御中におけるパージ制御弁37の制御について詳しく説明する。
That is, during engine operation, negative pressure (hereinafter referred to as “intake pipe negative pressure”) is generated in the
本実施形態では、通常ストイキ制御中のパージ率を機関運転状態、特に、機関回転数と要求トルクとに応じて予め設定しておく。ここで、パージ率とは、スロットル弁36上流から各気筒に吸入される空気(新気)の量(以下「新気量」という)に対するパージ通路35から吸気管4にパージされる空気とベーパとの混合ガス(以下「パージガス」という)の量の割合を意味している。すなわち、本実施形態では、通常ストイキ制御中、機関回転数と要求トルクとに応じて新気量に対するパージガスの割合(パージ率)を設定し、この設定したパージ率が達成されるように、パージ制御弁37の開度を制御する。ここで、新気量が一定であれば、パージ制御弁37の開度を大きくするほどパージ率は大きくなる。
In the present embodiment, the purge rate during normal stoichiometric control is set in advance according to the engine operating state, in particular, the engine speed and the required torque. Here, the purge rate refers to the air and vapor purged from the
なお、この場合、例えば、図5に示されているように、機関回転数Nと要求トルクTとを関数としたパージ率のマップを用意しておき、このマップからパージ率を読み込むことによってパージ率を設定したり、このマップの代わりに計算式を用意しておき、この計算式からパージ率を算出することによってパージ率を設定したりする。 In this case, for example, as shown in FIG. 5, a purge rate map having a function of the engine speed N and the required torque T is prepared, and the purge rate is read by reading the purge rate from this map. A rate is set, a calculation formula is prepared instead of this map, and the purge rate is set by calculating the purge rate from this formula.
また、通常ストイキ制御中にパージガスが吸気管4に導入されると、パージガスに含まれているベーパ分だけ各気筒に供給される燃料量が多くなり、各気筒に充填される混合気の空燃比(機関空燃比)が理論空燃比からずれることになるが、このずれは、上述したように、空燃比センサ11,12,14を用いた空燃比制御によって解消される。
Further, when the purge gas is introduced into the
ところで、本実施形態では、上述した硫黄被毒回復制御中もパージ制御弁37が開かれてキャニスタ32から吸気管4にベーパが導入される。次に、この硫黄被毒回復制御中におけるパージ制御弁37の制御について説明する。
By the way, in this embodiment, the
硫黄被毒回復制御中におけるパージ制御弁37の制御の第1の実施形態では、通常ストイキ制御中にパージガス中のベーパ濃度を求めておく。そして、このパージガス中のベーパ濃度に応じて硫黄被毒回復制御中のパージ率を設定する。より具体的には、パージガス中のベーパ濃度が所定濃度よりも高い場合には小さいパージ率とすると共にパージガス中のベーパ濃度が上記所定濃度よりも低い場合には大きいパージ率とするか、或いは、パージガス中のベーパ濃度が高いほど小さいパージ率とする。そして、こうして設定されたパージ率が達成されるように、パージ制御弁37の開度を制御する。
In the first embodiment of the control of the
このように、パージガス中のベーパ濃度に応じて硫黄被毒回復制御中のパージ率を設定することは、リッチ気筒における失火の発生を抑制するという観点から有利である。すなわち、硫黄被毒回復制御中にリッチ気筒にベーパが供給される場合、上述した空燃比制御によってリッチ気筒の燃料噴射量が少なくされ、リッチ気筒における失火の発生が抑制されることもある。しかしながら、必ずしも、リッチ気筒の燃料噴射量が少なくされるとは限らず、例えば、リーン気筒の燃料噴射量だけが少なくされることもある。こうした場合、リッチ気筒内の燃料量が多すぎて失火が生じてしまう。本実施形態によれば、パージガス中のベーパ濃度が高いとき、すなわち、リッチ気筒に供給されるベーパ量が多いと予想されるときに、パージ率が小さくされてリッチ気筒に供給されるベーパ量が少なくされるので、リッチ気筒における失火の発生がより確実に抑制されることになる。 Thus, setting the purge rate during the sulfur poisoning recovery control according to the vapor concentration in the purge gas is advantageous from the viewpoint of suppressing the occurrence of misfire in the rich cylinder. That is, when vapor is supplied to the rich cylinder during the sulfur poisoning recovery control, the fuel injection amount of the rich cylinder is reduced by the air-fuel ratio control described above, and the occurrence of misfire in the rich cylinder may be suppressed. However, the fuel injection amount of the rich cylinder is not necessarily reduced. For example, only the fuel injection amount of the lean cylinder may be reduced. In such a case, there is too much fuel in the rich cylinder and misfire occurs. According to this embodiment, when the vapor concentration in the purge gas is high, that is, when the amount of vapor supplied to the rich cylinder is expected to be large, the amount of vapor supplied to the rich cylinder with the purge rate reduced is reduced. As a result, the occurrence of misfire in the rich cylinder is more reliably suppressed.
もちろん、この実施形態において、硫黄被毒回復制御中のパージ率を設定するために用いるパラメータとして、ベーパ濃度の他に、機関運転状態(特に、機関回転数および要求トルク)を加えてもよい。 Of course, in this embodiment, as a parameter used for setting the purge rate during the sulfur poisoning recovery control, the engine operating state (particularly, the engine speed and the required torque) may be added in addition to the vapor concentration.
なお、こうした実施形態では、例えば、ベーパ濃度を関数としたパージ率のマップ、または、ベーパ濃度と機関回転数と要求トルクとを関数としたパージ率のマップを予め用意しておき、このマップからパージ率を読み込むことによってパージ率を設定したり、このマップの代わりに計算式を用意しておき、この計算式からパージ率を算出することによってパージ率を設定したりする。 In this embodiment, for example, a map of the purge rate as a function of the vapor concentration or a map of the purge rate as a function of the vapor concentration, the engine speed, and the required torque is prepared in advance. The purge rate is set by reading the purge rate, or a calculation formula is prepared instead of this map, and the purge rate is set by calculating the purge rate from this calculation formula.
また、機関運転状態に応じて通常ストイキ制御用に設定されるパージ率をパージガス中のベーパ濃度に応じて補正することによって硫黄被毒回復制御中のパージ率を設定してもよい。この場合、より具体的には、通常ストイキ制御中と同様に機関運転状態(特に、機関回転数と要求トルク)に応じてパージ率を設定する。そして、パージガス中のベーパ濃度が所定濃度よりも低い場合には硫黄被毒回復制御中のパージ率をこの設定されたパージ率とすると共にパージガス中のベーパ濃度が上記所定濃度よりも高い場合には硫黄被毒回復制御中のパージ率を上記設定されたパージ率よりも小さいパージ率とするか、或いは、パージガス中のベーパ濃度が高いほど硫黄被毒回復制御中のパージ率を上記設定されたパージ率よりも小さいパージ率とする。 Further, the purge rate during the sulfur poisoning recovery control may be set by correcting the purge rate set for the normal stoichiometric control according to the engine operating state according to the vapor concentration in the purge gas. In this case, more specifically, the purge rate is set according to the engine operating state (particularly, the engine speed and the required torque) as in the normal stoichiometric control. When the vapor concentration in the purge gas is lower than the predetermined concentration, the purge rate during the sulfur poisoning recovery control is set to the set purge rate, and when the vapor concentration in the purge gas is higher than the predetermined concentration. The purge rate during the sulfur poisoning recovery control is set to a purge rate smaller than the purge rate set above, or the purge rate during the sulfur poisoning recovery control is increased as the vapor concentration in the purge gas increases. The purge rate is smaller than the rate.
また、上述した実施形態では、硫黄被毒回復制御中、ベーパ濃度に応じてパージ率を変えているが、ベーパ濃度に応じてパージガス量を変えるようにしてもよい。この場合、より具体的には、硫黄被毒回復制御中、パージガス中のベーパ濃度が所定濃度よりも高い場合には少ないパージガス量とすると共にパージガス中のベーパ濃度が上記所定濃度よりも低い場合には多いパージガス量とするか、或いは、パージガス中のベーパ濃度が高いほど少ないパージガス量とする。或いは、通常ストイキ制御中、機関運転状態(特に、機関回転数と要求トルク)に応じてパージ率ではなく、パージガス量を設定するようにしている場合には、通常ストイキ制御中と同様に機関運転状態に応じてパージガス量を設定し、硫黄被毒回復制御中、パージガス中のベーパ濃度が所定濃度よりも低い場合には硫黄被毒回復制御中のパージガス量をこの設定されたパージガス量とすると共にパージガス中のベーパ濃度が上記所定濃度よりも高い場合には硫黄被毒回復制御中のパージガス量を上記設定されたパージガス量よりも少ない量とするか、或いは、パージガス中のベーパ濃度が高いほど硫黄被毒回復制御中のパージガス量を上記設定されたパージガス量よりも少ない量とする。 In the above-described embodiment, the purge rate is changed according to the vapor concentration during the sulfur poisoning recovery control. However, the purge gas amount may be changed according to the vapor concentration. In this case, more specifically, during the sulfur poisoning recovery control, when the vapor concentration in the purge gas is higher than the predetermined concentration, the amount of purge gas is set to be small and the vapor concentration in the purge gas is lower than the predetermined concentration. Is set to a larger purge gas amount or a smaller purge gas amount as the vapor concentration in the purge gas is higher. Alternatively, during normal stoichiometric control, if the purge gas amount is set instead of the purge rate according to the engine operating state (especially engine speed and required torque), the engine operation is the same as during normal stoichiometric control. The purge gas amount is set according to the state, and when the vapor concentration in the purge gas is lower than the predetermined concentration during the sulfur poisoning recovery control, the purge gas amount during the sulfur poisoning recovery control is set to the set purge gas amount. When the vapor concentration in the purge gas is higher than the predetermined concentration, the purge gas amount during the sulfur poisoning recovery control is made smaller than the set purge gas amount, or the higher the vapor concentration in the purge gas, the higher the sulfur concentration is. The purge gas amount during the poisoning recovery control is set to an amount smaller than the set purge gas amount.
なお、硫黄被毒回復制御中にパージガスが吸気管4に導入されると、パージガスに含まれているベーパ分だけ各気筒に供給される燃料量が多くなり、各気筒に充填される混合気の空燃比(機関空燃比)が所定の空燃比からずれることになるが、このずれは、上述したように、空燃比センサ13,14を用いた空燃比制御によって解消される。
When the purge gas is introduced into the
図6は、第1実施形態に従ってパージ制御弁37を制御するルーチンの一例を示している。図6のルーチンでは、始めに、ステップ10において、硫黄被毒回復制御の実行が要求されたか否かが判別される。ここで、硫黄被毒回復制御の実行が要求されていなければ、ルーチンはそのまま終了する。一方、硫黄被毒回復制御の実行が要求されているときには、ステップ11において、通常ストイキ制御中に求めておいたパージガス中のベーパ濃度が読み込まれる。次いで、ステップ12において、ステップ11で読み込まれたベーパ濃度に基づいて、上述した第1実施形態に関連して説明したようにして、パージ率が設定される。そして、ステップ13において、ステップ12で設定されたパージ率が達成されるように、パージ制御弁37の開度が制御される。
FIG. 6 shows an example of a routine for controlling the
次に、硫黄被毒回復制御中におけるパージ制御弁37の制御の第2の実施形態について説明する。本実施形態では、硫黄被毒回復制御中にリッチ空燃比の排気ガスを排出する気筒(以下「リッチ気筒」という)の空燃比のリッチ度合に応じてパージ率を設定する。より具体的には、リッチ気筒の空燃比のリッチ度合が所定の度合よりも大きい場合には小さいパージ率とすると共にリッチ気筒の空燃比のリッチ度合が所定の度合よりも小さい場合には大きいパージ率とするか、或いは、リッチ気筒の空燃比のリッチ度合が大きいほど小さいパージ率とする。そして、こうして設定されたパージ率が達成されるように、パージ制御弁37の開度を制御する。
Next, a second embodiment of the control of the
このように、硫黄被毒回復制御中のリッチ気筒の空燃比のリッチ度合に応じて硫黄被毒回復制御中のパージ率を設定することも、リッチ気筒における失火の発生を抑制するという観点から有利である。すなわち、本実施形態では、リッチ気筒の空燃比のリッチ度合が大きく、このとき、リッチ気筒にパージガスを供給することによってベーパを供給すると、リッチ気筒内の燃料量が多くなりすぎて失火が発生してしまうと予想されるときに、パージ率が小さくされてリッチ気筒に供給されるベーパ量が少なくされる。このため、リッチ気筒における失火の発生がより確実に抑制されることになる。 Thus, setting the purge rate during the sulfur poisoning recovery control according to the richness of the air-fuel ratio of the rich cylinder during the sulfur poisoning recovery control is also advantageous from the viewpoint of suppressing the occurrence of misfire in the rich cylinder. It is. That is, in this embodiment, the richness of the air-fuel ratio of the rich cylinder is large. At this time, if the vapor is supplied by supplying purge gas to the rich cylinder, the amount of fuel in the rich cylinder becomes too large and misfire occurs. When it is predicted that the purge rate will be reduced, the amount of vapor supplied to the rich cylinder is reduced. For this reason, generation | occurrence | production of the misfire in a rich cylinder is suppressed more reliably.
もちろん、この実施形態において、硫黄被毒回復制御中のパージ率を設定するために用いるパラメータとして、リッチ気筒の空燃比のリッチ度合の他に、機関運転状態(特に、機関回転数および要求トルク)を加えてもよい。 Of course, in this embodiment, as a parameter used for setting the purge rate during the sulfur poisoning recovery control, in addition to the richness of the air-fuel ratio of the rich cylinder, the engine operating state (in particular, the engine speed and the required torque). May be added.
なお、こうした実施形態では、例えば、リッチ気筒の空燃比のリッチ度合を関数としたパージ率のマップ、または、リッチ気筒の空燃比のリッチ度合と機関回転数と要求トルクとを関数としたマップを予め用意しておき、このマップからパージ率を読み込むことによってパージ率を設定したり、このマップの代わりに計算式を用意しておき、この計算式からパージ率を算出することによってパージ率を設定したりする。 In such an embodiment, for example, a map of the purge rate as a function of the richness of the air-fuel ratio of the rich cylinder, or a map of the richness of the air-fuel ratio of the rich cylinder, the engine speed and the required torque as a function. Prepare in advance and set the purge rate by reading the purge rate from this map, or prepare a calculation formula instead of this map and set the purge rate by calculating the purge rate from this formula To do.
また、リッチ気筒の空燃比のリッチ度合とパージガス中のベーパ濃度とに応じて硫黄被毒回復制御中のパージ率を設定してもよい。この場合、より具体的には、リッチ気筒の空燃比のリッチ度合に関しては、硫黄被毒回復制御中、上述したようにパージ率を設定し、パージガス中のベーパ濃度に関しては、パージガス中のベーパ濃度が所定濃度よりも高い場合には小さいパージ率とすると共にパージガス中のベーパ濃度が所定濃度よりも低い場合には大きいパージ率とするか、或いは、パージガス中のベーパ濃度が高いほど小さいパージ率とする。 Further, the purge rate during the sulfur poisoning recovery control may be set according to the richness of the air-fuel ratio of the rich cylinder and the vapor concentration in the purge gas. In this case, more specifically, regarding the rich degree of the air-fuel ratio of the rich cylinder, during the sulfur poisoning recovery control, the purge rate is set as described above, and regarding the vapor concentration in the purge gas, the vapor concentration in the purge gas is set. When the gas concentration is higher than the predetermined concentration, the purge rate is set to be small, and when the vapor concentration in the purge gas is lower than the predetermined concentration, the purge rate is set to be large, or the higher the vapor concentration in the purge gas is, the smaller the purge rate is. To do.
そして、この場合にも、硫黄被毒回復制御中のパージ率を設定するために用いるパラメータとして、リッチ気筒の空燃比のリッチ度合とパージガス中のベーパ濃度との他に、機関運転状態(特に、機関回転数および要求トルク)を加えてもよい。 In this case as well, as parameters used for setting the purge rate during the sulfur poisoning recovery control, in addition to the rich degree of the air-fuel ratio of the rich cylinder and the vapor concentration in the purge gas, the engine operating state (particularly, Engine speed and required torque) may be added.
そして、こうした実施形態では、例えば、リッチ気筒の空燃比のリッチ度合とパージガス中のベーパ濃度とを関数としたパージ率のマップ、または、リッチ気筒の空燃比のリッチ度合とパージガス中のベーパ濃度と機関回転数と要求トルクとを関数としたパージ率のマップを予め用意しておき、このマップからパージ率を読み込むことによってパージ率を設定したり、このマップの代わりに計算式を用意しておき、この計算式からパージ率を算出することによってパージ率を設定したりする。 In such an embodiment, for example, a purge rate map as a function of the richness of the air-fuel ratio of the rich cylinder and the vapor concentration in the purge gas, or the richness of the air-fuel ratio of the rich cylinder and the vapor concentration in the purge gas Prepare a map of the purge rate as a function of the engine speed and the required torque and set the purge rate by reading the purge rate from this map, or prepare a calculation formula instead of this map. The purge rate is set by calculating the purge rate from this formula.
また、機関運転状態に応じて通常ストイキ制御用に設定されるパージ率をリッチ気筒の空燃比のリッチ度合に応じて補正することによって硫黄被毒回復制御中のパージ率を設定してもよい。この場合、より具体的には、通常ストイキ制御中と同様に機関運転状態(特に、機関回転数と要求トルク)に応じてパージ率を設定する。そして、リッチ気筒の空燃比のリッチ度合が所定の度合よりも小さい場合には硫黄被毒回復制御中のパージ率をこの設定されたパージ率とすると共にリッチ気筒の空燃比のリッチ度合が上記所定の度合よりも大きい場合には硫黄被毒回復制御中のパージ率を上記設定されたパージ率よりも小さいパージ率とするか、或いは、リッチ気筒の空燃比のリッチ度合が大きいほど硫黄被毒回復制御中のパージ率を上記設定されたパージ率よりも小さいパージ率とする。 Further, the purge rate during the sulfur poisoning recovery control may be set by correcting the purge rate set for the normal stoichiometric control according to the engine operating state according to the rich degree of the air-fuel ratio of the rich cylinder. In this case, more specifically, the purge rate is set according to the engine operating state (particularly, the engine speed and the required torque) as in the normal stoichiometric control. If the rich degree of the air-fuel ratio of the rich cylinder is smaller than the predetermined degree, the purge rate during the sulfur poisoning recovery control is set to the set purge rate, and the rich degree of the air-fuel ratio of the rich cylinder is the predetermined degree. If it is greater than the above-mentioned degree, the purge rate during the sulfur poisoning recovery control is set to a purge rate smaller than the above-described purge rate, or the higher the richness of the air-fuel ratio of the rich cylinder, the higher the sulfur poisoning recovery. The purge rate under control is set to a purge rate smaller than the set purge rate.
もちろん、この場合においても、機関運転状態に応じて通常ストイキ制御用に設定されるパージ率をリッチ気筒の空燃比のリッチ度合とパージガス中のベーパ濃度とに応じて補正することによって硫黄被毒回復制御中のパージ率を設定してもよい。この場合、より具体的には、リッチ気筒の空燃比のリッチ度合に関しては、硫黄被毒回復制御中、上述したようにパージ率を設定し、パージガス中のベーパ濃度に関しては、パージガス中のベーパ濃度が所定濃度よりも低い場合には通常ストイキ制御中と同様に機関運転状態(特に、機関回転数と要求トルク)に応じて設定したパージ率をそのまま硫黄被毒回復制御中のパージ率とすると共にパージガス中のベーパ濃度が上記所定濃度よりも高い場合には硫黄被毒回復制御中のパージ率を上記設定されたパージ率よりも小さいパージ率とするか、或いは、パージガス中のベーパ濃度が高いほど硫黄被毒回復制御中のパージ率を上記設定されたパージ率よりも小さいパージ率とする。 Of course, even in this case, the sulfur poisoning recovery is achieved by correcting the purge rate set for normal stoichiometric control according to the engine operating state according to the rich degree of the air-fuel ratio of the rich cylinder and the vapor concentration in the purge gas. A purge rate during control may be set. In this case, more specifically, regarding the rich degree of the air-fuel ratio of the rich cylinder, during the sulfur poisoning recovery control, the purge rate is set as described above, and regarding the vapor concentration in the purge gas, the vapor concentration in the purge gas is set. Is lower than the predetermined concentration, the purge rate set according to the engine operating state (especially the engine speed and required torque) is set as the purge rate during the sulfur poisoning recovery control as in the normal stoichiometric control. When the vapor concentration in the purge gas is higher than the predetermined concentration, the purge rate during the sulfur poisoning recovery control is set to a purge rate smaller than the set purge rate, or the higher the vapor concentration in the purge gas is, The purge rate during the sulfur poisoning recovery control is set to a purge rate smaller than the set purge rate.
また、上述した実施形態では、リッチ気筒の空燃比のリッチ度合に応じて硫黄被毒回復制御中のパージ率を変えているが、リッチ気筒の空燃比のリッチ度合に応じて硫黄被毒回復制御中のパージガス量を変えるようにしてもよい。この場合、より具体的には、硫黄被毒回復制御中、リッチ気筒の空燃比のリッチ度合が所定の度合よりも大きい場合には少ないパージガス量とすると共にリッチ気筒の空燃比のリッチ度合が上記所定の度合よりも小さい場合には多いパージガス量とするか、或いは、リッチ気筒の空燃比のリッチ度合が大きいほど少ないパージガス量とする。 In the above-described embodiment, the purge rate during the sulfur poisoning recovery control is changed according to the rich degree of the air-fuel ratio of the rich cylinder, but the sulfur poisoning recovery control is changed according to the rich degree of the air-fuel ratio of the rich cylinder. The amount of purge gas inside may be changed. In this case, more specifically, during the sulfur poisoning recovery control, if the rich degree of the air-fuel ratio of the rich cylinder is larger than the predetermined degree, the purge gas amount is reduced and the rich degree of the air-fuel ratio of the rich cylinder is When it is smaller than the predetermined degree, the purge gas amount is increased, or the purge gas amount is decreased as the richness of the air-fuel ratio of the rich cylinder is increased.
もちろん、この場合にも、リッチ気筒の空燃比のリッチ度合とパージガス中のベーパ濃度とに応じて硫黄被毒回復制御中のパージガス量を変えてもよい。この場合、より具体的には、リッチ気筒の空燃比のリッチ度合に関しては、硫黄被毒回復制御中、上述したようにパージガス量を設定し、パージガス中のベーパ濃度に関しては、パージガス中のベーパ濃度が所定濃度よりも高い場合には少ないパージガス量とすると共にパージガス中のベーパ濃度が上記所定濃度よりも低い場合には多いパージガス量とするか、或いは、パージガス中のベーパ濃度が高いほど少ないパージガス量とする。或いは、通常ストイキ制御中、機関運転状態(特に、機関回転数と要求トルク)に応じてパージガス量を設定するようにしている場合には、パージガス中のベーパ濃度が所定濃度よりも低い場合には通常ストイキ制御中と同様に機関運転状態に応じて設定したパージガス量をそのまま硫黄被毒回復制御中のパージガス量とすると共にパージガス中のベーパ濃度が上記所定濃度よりも高い場合には硫黄被毒回復制御中のパージガス量を上記設定されたパージガス量よりも少ない量とするか、或いは、パージガス中のベーパ濃度が高いほど硫黄被毒回復制御中のパージガス量を上記設定されたパージガス量よりも少ない量とする。 Of course, in this case as well, the purge gas amount during the sulfur poisoning recovery control may be changed according to the richness of the air-fuel ratio of the rich cylinder and the vapor concentration in the purge gas. In this case, more specifically, regarding the rich degree of the air-fuel ratio of the rich cylinder, the purge gas amount is set as described above during the sulfur poisoning recovery control, and the vapor concentration in the purge gas is set as the vapor concentration in the purge gas. When the gas concentration is higher than the predetermined concentration, the purge gas amount is set to be small, and when the vapor concentration in the purge gas is lower than the predetermined concentration, the purge gas amount is set to be large, or the higher the vapor concentration in the purge gas is, the smaller the purge gas amount is. And Alternatively, during normal stoichiometric control, when the purge gas amount is set according to the engine operating state (especially the engine speed and required torque), the vapor concentration in the purge gas is lower than the predetermined concentration. As in the normal stoichiometric control, the purge gas amount set according to the engine operating state is used as the purge gas amount during the sulfur poisoning recovery control, and when the vapor concentration in the purge gas is higher than the predetermined concentration, the sulfur poisoning recovery is performed. The amount of purge gas being controlled is smaller than the set purge gas amount, or the amount of purge gas under sulfur poisoning recovery control is smaller than the set purge gas amount as the vapor concentration in the purge gas is higher And
図7は、第2実施形態に従ってパージ制御弁37を制御するルーチンの一例を示している。図7のルーチンでは、始めに、ステップ20において、硫黄被毒回復制御の実行が要求されたか否かが判別される。ここで、硫黄被毒回復制御の実行が要求されていなければ、ルーチンはそのまま終了する。一方、硫黄被毒回復制御の実行が要求されているときには、ステップ21において、リッチ気筒の空燃比のリッチ度合が検出される。次いで、ステップ22において、ステップ21で検出したリッチ度合に基づいて、上述した第2実施形態に関連して説明したようにして、パージ率が設定される。そして、ステップ23において、ステップ22で設定されたパージ率が達成されるように、パージ制御弁37の開度が制御される。
FIG. 7 shows an example of a routine for controlling the
次に、硫黄被毒回復制御中におけるパージ制御弁37の制御の第3の実施形態について説明する。本実施形態では、機関運転状態に応じて通常ストイキ制御用に設定されるパージ率を硫黄被毒回復制御中のパージ率とし、こうして設定されたパージ率が達成されるように、パージ制御弁37の開度を制御する。そして、本実施形態では、これに加えて、硫黄被毒回復制御中は、通常ストイキ制御中に求めておいたパージガス中のベーパ濃度に応じて各気筒の燃料噴射量を補正する。より具体的には、パージガス中のベーパ濃度から各気筒にパージガスによってもたらされるベーパ量(すなわち、燃料量)を推定し、例えば、リッチ気筒にもたらされるベーパ量分だけリッチ気筒の燃料噴射量を少なくすると共に、NOx触媒10に流入する排気ガスの空燃比が所定空燃比(特に、理論空燃比)となるようにリーン気筒(リーン空燃比の排気ガスを排出する気筒)の燃料噴射量も少なくする。
Next, a third embodiment of the control of the
もちろん、こうするのではなく、各気筒にもたらされるベーパ量分だけリッチ気筒の燃料噴射量もリーン気筒の燃料噴射量も少なくするようにしてもよい。 Of course, instead of doing this, the fuel injection amount of the rich cylinder and the fuel injection amount of the lean cylinder may be reduced by the amount of vapor provided to each cylinder.
このように、パージガス中のベーパ濃度に応じて硫黄被毒回復制御中のリッチ気筒の燃料噴射量を補正することも、リッチ気筒における失火の発生を抑制するという観点から有利である。すなわち、本実施形態では、パージガス中のベーパ濃度が高いとき、すなわち、リッチ気筒に供給されるベーパ量が多いと予想されるときに、リッチ気筒の燃料噴射量が少なくされてリッチ気筒内の燃料量が少なくされる。このため、リッチ気筒における失火の発生がより確実に抑制されることになる。 As described above, it is also advantageous from the viewpoint of suppressing the occurrence of misfire in the rich cylinder to correct the fuel injection amount of the rich cylinder during the sulfur poisoning recovery control according to the vapor concentration in the purge gas. That is, in this embodiment, when the vapor concentration in the purge gas is high, that is, when the amount of vapor supplied to the rich cylinder is expected to be large, the fuel injection amount of the rich cylinder is reduced and the fuel in the rich cylinder is reduced. The amount is reduced. For this reason, generation | occurrence | production of the misfire in a rich cylinder is suppressed more reliably.
図8は、第3実施形態に従ってパージ制御弁37を制御するルーチンの一例を示している。図8のルーチンでは、始めに、ステップ30において、硫黄被毒回復制御の実行が要求されたか否かが判別される。ここで、硫黄被毒回復制御の実行が要求されていなければ、ルーチンはそのまま終了する。一方、硫黄被毒回復制御の実行が要求されているときには、ステップ31において、通常ストイキ制御中に求めておいたパージガス中のベーパ濃度が読み込まれる。次いで、ステップ32において、ステップ33で読み込まれたベーパ濃度に基づいて、上述した第3実施形態に関連して説明したようにして、リッチ気筒の空燃比のリッチ度合が算出される。次いで、ステップ33において、上述した第3実施形態に関連して説明したようにして、リーン気筒の空燃比のリーン度合が制御される。次いで、ステップ34において、上述した第3実施形態に関連して説明したようにして、パージ率が設定される。そして、ステップ35において、ステップ34で設定されたパージ率が達成されるように、パージ制御弁37の開度が制御される。
FIG. 8 shows an example of a routine for controlling the
次に、硫黄被毒回復制御中におけるパージ制御弁37の制御の第4の実施形態について説明する。本実施形態では、硫黄被毒回復制御の実行が要求されたとき、通常ストイキ制御中に求めておいたパージガス中のベーパ濃度が所定濃度よりも高いときには、硫黄被毒回復制御の実行を禁止し、そのときに行われている制御、例えば、通常ストイキ制御を継続する。そして、パージガス中のベーパ濃度が所定濃度よりも低くなったときに、硫黄被毒回復制御の実行を許可する。
Next, a fourth embodiment of the control of the
なお、硫黄被毒回復制御の実行を禁止したときに、パージ制御弁37の開度を通常設定される開度よりも大きくして、パージガス中のベーパ濃度が早期に所定濃度よりも低くなるようにしてもよい。これによれば、禁止されている硫黄被毒回復制御の実行が早期に許可されることになる。
When the execution of the sulfur poisoning recovery control is prohibited, the opening of the
また、硫黄被毒回復制御が許可されて、硫黄被毒回復制御が行われるときには、上述したいずれかの実施形態におけるパージ制御弁37の制御が行われる。
Further, when the sulfur poisoning recovery control is permitted and the sulfur poisoning recovery control is performed, the
このように、パージガス中のベーパ濃度が高いときに硫黄被毒回復制御の実行を禁止することは、リッチ気筒における失火の発生を抑制するという観点から有利である。すなわち、本実施形態では、パージガス中のベーパ濃度が高いとき、すなわち、リッチ気筒に供給されるベーパ量が多く、リッチ気筒内の燃料量が多くなると予想されるときに、硫黄被毒回復制御の実行自体が禁止される。このため、リッチ気筒において失火が発生することはない。 Thus, prohibiting the execution of sulfur poisoning recovery control when the vapor concentration in the purge gas is high is advantageous from the viewpoint of suppressing the occurrence of misfire in the rich cylinder. That is, in this embodiment, when the vapor concentration in the purge gas is high, that is, when the amount of vapor supplied to the rich cylinder is large and the amount of fuel in the rich cylinder is expected to increase, the sulfur poisoning recovery control is performed. Execution itself is prohibited. For this reason, misfire does not occur in the rich cylinder.
図9は、第4実施形態に従ってパージ制御弁37を制御するルーチンの一例を示している。図9のルーチンでは、始めに、ステップ40において、硫黄被毒回復制御の実行が要求されたか否かが判別される。ここで、硫黄被毒回復制御の実行が要求されていなければ、ルーチンはそのまま終了する。一方、硫黄被毒回復制御の実行が要求されているときには、ステップ41において、通常ストイキ制御中に求めておいたパージガス中のベーパ濃度が読み込まれる。次いで、ステップ42において、ステップ41で読み込まれたベーパ濃度が所定濃度よりも低いか否かが判別される。ここで、ベーパ濃度が所定濃度以上であるときには、ステップ42が繰り返される。これにより、結果的に、硫黄被毒回復制御の実行が禁止される。一方、ステップ42において、ベーパ濃度が所定濃度よりも低いと判別されると、ステップ43において、上述した第4実施形態に関連して説明したようにして、パージ率が設定される。そして、ステップ44において、ステップ43で設定されたパージ率が達成されるように、パージ制御弁37の開度が制御される。
FIG. 9 shows an example of a routine for controlling the
なお、上述では、4つの気筒を2つの気筒群に分けた場合に本発明を適用した例について説明したが、複数の気筒を2つ以上の気筒群に分けた場合にも本発明を適用可能である。 In the above description, an example in which the present invention is applied when four cylinders are divided into two cylinder groups has been described. However, the present invention can also be applied when a plurality of cylinders are divided into two or more cylinder groups. It is.
1 機関本体
4 吸気管
5,6 排気枝管
7 排気管
8,9 三元触媒
10 NOx触媒
11〜14 空燃比センサ
21〜24 燃料噴射弁
30 燃料タンク
32 チャコールキャニスタ
36 スロットル弁
37 パージ制御弁
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